大容量多电平变换器：原理控制应用

　　高压大容量变频装置在近几年开始推广应用，其在工业生产中的重要意义是不言而喻的。这些系统大多采用多电平变换器及控制技术，多电平变换技术是高压大容量变换系统应用的发展方向。到目前为止，多电平变换技术发展有多种拓扑结构，控制技术复杂，本书以其在高压变频器的应用为出发点，详细介绍了目前多电平变换器的原理、分类及相应的控制算法，并结合在大容量变频系统中的应用，给出了几个有代表性的实际系统的设计实现的例子。　由于国内外多电平变换器及其控制策略等相关技术尚处于发展阶段，进入实际应用也刚刚开始，因此本书试图以分析多电平变换器的原理和实际应用相结合，进行介绍，期望对今后这一领域的研究和实际应用有所启发和推动。

　　李永东，1962年12月出生，1982年毕业于哈尔滨工业大学电气工程系工业电气自动化专业；1983～1987年在法国图卢兹国家理工学院电气工程及自动化系获硕士、博士学位，1988～1990年在清华大学电机工程及应用电子技术系从事博士后研究。1990年至今在清华大学电机工程与应用电子技术系任教，1991年破格聘任为副教授，1996年破格聘任为教授，1999年聘为博士生导师，2002年兼任法国图卢兹国家理工学院客座教授。现任中国电工技术学会高级会员，电力电子学会副理事长，中国电工技术学会电控装置及系统专委会副主任委员，中国自动化学会电气自动化专委会副主任委员。相关图书有源电力滤波器：结构·原理·控制

第1章绪论1
1.1大容量变换器的发展背景1
1.2大容量变换器的分类及特点4
1·2·1传统大功率变换电路5
1·2·2新型多电平电压型变换器9
1.3新型多电平变换器的分类及模型13
1·3·1多电平变换器的分类13
1·3·2多电平变换器的基本模型13
1.4多电平变换器的应用14
1·4·1高压大容量多电平变频调速技术现状15
1·4·2高压大容量多电平变频调速在风机.泵类负载中的应用16
1·4·3高压大容量三电平变频调速在轧钢系统中的应用17
1·4·4大容量变频调速在轨道交通系统中的应用18
参考文献22
第2章多电平变换器主电路结构24
2.1概述24
2.2基本单元分析法25
2·2·1电力电子电路基本单元25
2·2·2多电平变换器结构综合与分析27
2.3箝位型多电平变换器原理29
2·3·1二极管箝位型多电平变换器29
2·3·2电容箝位型多电平变换器39
2·3·3混合式箝位型多电平变换器45
2·3·4通用箝位型变换器49
2.4层叠式多单元多电平变换器53
2·4·1层叠式多单元思想53
2·4·2层叠式多单元变换器典型结构分析55
2·4·3用实际开关的实现方法56
2·4·4最末端单元的实现57
2·4·5层叠式的单元变换器的自平衡58
2.5级联型多电平变换器59
2·5·1级联型多电平变换器的典型结构59
2·5·2级联型多电平变换器的结构扩展64
2·5·3三相逆变器串联式结构68
2·5·4开绕组双端供电型拓扑72
2.6几类多电平变换器的结构比较78
参考文献79
第3章多电平变换器PWM控制技术82
3·1概述82
3.2三电平载波PWM控制83
3·2·1三角载波层叠法83
3·2·2优化PWM方法86
3.3多电平载波PWM技术89
3·3·1载波层叠法90
3·3·2载波移相法92
3·3·3性能指标的实现及优化93
3.4三电平空间矢量PWM控制94
3·4·1三电平变换器的空间电压矢量模型94
3·4·2基本矢量及对中点电压的影响96
3·4·3参考电压矢量合成的原则99
3·4·4传统三电平SVPWM算法100
3·4·560°坐标系SVPWM算法102
3.5多电平空间矢量PWM技术105
3·5·1空间矢量模型及控制目标105
3·5·260°坐标系多电平SVPWM方法107
3·5·3参考电压分解多电平SVPWM方法108
3·5·4多电平通用SVPWM控制方法112
3.6多电平SVPWM和载波PWM的统一123
3·6·1两电平SVPWM的载波调制形式123
3·6·2三电平SVPWM的载波调制形式125
3·6·3多电平空间矢量PWM的一般性载波调制形式127
参考文献130
第4章三电平变换器交流电机调速控制系统132
4.1概述132
4.2三电平逆变器异步机直接转矩控制系统132
4.2.1二极管箝位型三电平逆变器的开关模型133
4.2.2三电平逆变器供电下异步机调速系统的数学模型136
4.2.3三电平逆变器供电的异步电机直接转矩控制140
4.2.4系统的软硬件组成和实验结果157
4.3双PWM三电平矢量控制变频调速系统162
4.3.1双PWM三电平变换器的系统结构162
4.3.2双PWM三电平异步电机调速系统的数学模型163
4.3.3双PWM三电平异步电机调速控制系统的构成和设计175
4.3.4双PWM三电平异步电机磁链定向计算机控制系统及实验结果183
参考文献187
第5章H桥串联式多电平变换器应用系统190
5.1概述190
5.2单元串联式多电平变换器在交流调速系统中的应用190
5.2.1H桥级联式逆变器系统结构191
5.2.2H桥级联式逆变器数字实现193
5.2.3计算机控制硬件实现196
5.2.4控制软件编制和程序流程204
5.2.5H桥级联式高压大功率逆变器实验结果206
5.2.6H桥级联式高压大功率逆变器矢量控制系统208
5.3单元串联式多电平变换器在有源滤波系统中的应用214
5.3.1概述214
5.3.2谐波的危害及有源滤波215
5.3.3参考电流提取221
5.3.4新型谐波和有功电流检测方法及参考电流提取224
5.3.5CSAPF的无差拍电流控制231
5.3.6数字控制系统的构成237
5.3.7级联式并联有源滤波系统的实验及结果248
参考文献250